【一种高效酸化缓蚀剂的合成与评价】酸性缓蚀剂
断块油&油；天然气断块油气田
2011三月
文章编号:1005-8907(2011)02-270-03。
一种高效酸化缓蚀剂的合成与评价
五
挑选
要求
贾1蒲婉芬1贾胡1金1 2
(1.西南石油大学油藏地质与开发工程国家重点实验室，四川成都610500；2.吉林油田公司新民采油厂，吉林松原138000)
根据曼尼希反应机理，选择苯乙酮、甲醛和乙二胺为原料，合成了一种适用于盐酸介质的高效酸化缓蚀剂。
通过对反应物摩尔比、反应时间、反应温度和pH值的实验分析，评价了产品的缓蚀性能。最佳反应条件为:苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩尔比为2∶2∶1，pH值为2～3，反应温度为80℃，反应时间为8h。合成的缓蚀剂与铁原子(离子)形成稳定的环状络合物，吸附在金属表面，通过覆盖效应起到缓蚀作用。80℃时，质量分数为1.0%的缓蚀剂在15%盐酸溶液中对N-80钢板的腐蚀速率仅为1.9368g·m-2h-1，达到SY/T 5405-1996标准。关键字
酸化；曼尼希碱；腐蚀抑制剂；腐蚀速率；价值评级
文件识别码:a
中国图书馆分类号:TE39
高效酸化抑制剂的合成与评价
吴佳1蒲万芬1贾虎1金杨法1王家兴2
(1.西南石油大学油气藏地质与开发国家重点实验室，成都610500，
中国；2.中国石油吉林油田公司新民采油厂，松原138000)
文摘:根据曼尼希反应机理，以苯乙酮、甲醛和乙二胺为原料，合成了一种适用于盐酸介质的高效酸化缓蚀剂。通过分析反应物的摩尔比、反应时间、反应温度和pH值，评价了产品的缓蚀性能。确定了最佳反应条件，即苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩尔比为2∶2∶1，pH值为2-3，反应温度为80℃，反应时间为8h。缓蚀剂与铁原子形成稳定的环状络合物，吸附在金属表面，起到缓蚀和包覆作用。1.0%缓蚀剂在80℃HCL溶液中对N-80钢板的腐蚀速率为1.936，8g/m2/h，达到SY/t 5405-1996评价标准一级标准。它是一种溶解分散能力强、使用浓度低、缓蚀效果好的酸化抑制剂。缓蚀效果能够满足碳酸盐酸化的要求。
关键词:酸化；曼尼希碱；抑制剂；腐蚀速率；性能赋值
随着石油和天然气的勘探开发，特别是针对低渗透储层油气田的开发，酸处理技术发展迅速。但在酸化过程中，酸会对油气井设备和管道造成严重腐蚀。在酸中加入缓蚀剂可以有效抑制酸对设备的腐蚀。曼尼希碱缓蚀剂作为一种适用于高温浓盐酸介质的缓蚀剂，因其良好的缓蚀性能而备受关注，是目前缓蚀剂的研究热点。根据曼尼希反应(曼尼希)
1
1.1
实验部分
药物和仪器
药物:盐酸、苯乙酮、甲醛、乙二胺、无水乙醇(都是
分析纯，成都科龙化工厂生产)。仪器:电动搅拌器、恒温水浴、真空干燥箱、三口烧瓶、冷凝管、腐蚀评价仪、恒压滴液漏斗、游标卡尺。
反应)原理，由醛、酮和胺合成了曼尼希。
曼尼希碱，该产品具有耐高温、酸溶性好、低
有毒高效，作为酸性介质缓蚀剂具有良好的开发应用价值[1]。
1.2缓蚀剂的合成
根据曼尼希反应机理，选择乙二胺作为碱度。
苯乙酮作为一种含有活性氢的酸性组分，与甲醛发生缩聚反应生成曼尼希碱。
引用格式:吴佳，蒲万芬，贾虎，等.一种高效酸化缓蚀剂的合成与评价[J].断块油气田，2011，18 (2): 270-272。
吴佳，蒲万芬，贾虎，等.高效酸化缓蚀剂的合成与评价[J ].断块石油和天然气公司。气田，2011，18(2):270-272。
18卷第2期，吴佳，等.一种+0.2高效酸化缓蚀剂的合成与评价. 46686.68868868661
反应方程式是
一个b
图65438曼尼希碱分子中的+0环状结构。
2.2pH值
实验条件:苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩尔比为2∶2∶1，
pH值设定为1，2，3，4，5，6，7，8，反应在80℃加热6h。
实验结果表明，当pH值为2 ~ 3时，缓蚀率为
向三口烧瓶中加入一定量的乙二胺，并缓慢滴加。
调节15%盐酸溶液的pH值，然后按一定的摩尔比加入。
加入苯乙酮和甲醛，搅拌加热回流一定时间，得到红棕色粘稠液体，减压蒸馏除去未反应的物质，然后在无水乙醇和丙酮的混合溶液中重结晶，真空干燥得到产物[2]。
98%;当pH为7时，缓蚀率仅为90.4%。随着体系pH值的升高，缓蚀剂的缓蚀率降低，在pH值为2 ~ 3时合成。
该产品具有最佳的缓蚀性能。反应体系中适宜的pH值有利于醛和胺先反应生成曼尼希反应的中间体——亚甲基碳正离子，再与酮反应生成曼尼希碱[6]。
2.3反应时间
苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩尔比为2∶2∶1，pH值为2 ~ 2
1.3缓蚀率的测定
参见SY/T 5405-1996《酸化用缓蚀剂性能试验》
3，在80℃下分别反应5、6、7、8和9小时。结果如图2所示。
静态腐蚀速率评价的方法和评价指标。将缓蚀剂加入到15%盐酸溶液中，在高温下反应4小时。实验材料如下
N-80钢板。
2
2.1
缓蚀剂合成的影响因素
不同摩尔比的合成单体
苯乙酮、甲醛和乙二胺以不同的摩尔比混合。
实验表明，摩尔比分别为2∶2∶1，2∶1，1，1 ∶ 1，1 ∶ 2，65438。调节pH值至2 ~ 3，在80℃加热回流6h。
实验结果表明，由苯乙酮、甲醛和乙二胺按摩尔比2∶2∶1合成的曼尼希碱缓蚀效果最好，缓蚀率为9.4575g·m-2h-1+0，低于其他实验组。原因有二。
表面:1)苯乙酮合成的曼尼希碱吸附在金属上时，分子中的氧原子和氮原子同时与铁原子(或离子)络合，形成稳定的环状络合物，吸附在金属表面[3]；2)分子中有一个苯环。苯环上虽然没有配位原子，但具有离域π键，其π键电子云可以与金属络合，以化学吸附的形式吸附在金属表面，覆盖面积大，形成完整致密的保护膜[4]。苯乙酮和乙二胺以2∶1的摩尔比合成的曼尼希碱分子含有四个配位原子，可以与铁原子形成1个五元环和两个六元环，生成更稳定的螯合物吸附在金属表面，表现出更好的缓蚀性能[5](见图1b)。
图2
反应时间对缓蚀剂缓蚀性能的影响
从图2可以看出，在一定范围内，随着反应时间的延长，缓蚀剂的缓蚀性能提高。但当反应持续9小时后，钢板的腐蚀速率增大，缓蚀剂的缓蚀性能下降，因此8小时最佳。由于参与反应的反应物活性较弱，要求反应时间不能过短，否则反应不完全；如果反应时间过长，副产物过多，会影响产品的缓蚀性能[7]。
2.4反应温度
实验条件:苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩尔比为2∶2∶1，
pH值为2 ~ 3，反应时间为8h，反应温度控制在70℃，75℃，80℃，85℃，90℃。
实验结果表明，随着反应温度的升高，缓蚀率增大，达到80℃后，缓蚀率基本保持在98.3%左右。
不
272断块油气田2011年3月
它随着温度的升高而继续增加。综合考虑，80℃为最佳反应温度。温度较低时，大分子胺与甲醛缩合易生成席夫碱，碳碳双键无法打开，与苯乙酮的亲电加成反应无法继续[8]；同时，由于曼尼希反应极其复杂，高温容易产生副反应，影响产品的缓蚀性能。
[1]
参考
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杨，赵秀太，邱广民，等.我国酸化缓蚀剂的发展现状[J ].石油化工腐蚀与防护，2007，24(5):6-9。[2]
段，全红平，张太良，等.酸化缓蚀剂HSJ-2的合成及缓蚀性能评价[J].天然气勘探与开发，2006，32 (2): 49-51。
三
3.1
缓蚀性能的评价
缓蚀剂质量分数的影响
实验条件:90℃恒温水浴，缓蚀剂的质量分数测定如下
段，全红平，张太良，等.酸化缓蚀剂2的合成及其缓蚀性能评价[J ].天然气勘探与开发，2006，32(2):49-51。[3]
杨，黄。缓蚀剂[M]。北京:化学工业出版社，1989: 100-102。
0.5%,0.6%,0.7%,0.8%,0.9%,1.0%。结果如图3所示。
杨，黄。抑制剂[M ]。北京:化学工业出版社，1989:100-102。[4]
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2001,27(4):19-22.
不同质量分数缓蚀剂的缓蚀效果。
王江，张伟。曼尼希碱的缓蚀行为及缓蚀机理[J ].特种石化产品，2001，27(4):19-22。[6]
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当缓蚀剂的质量分数增加时，钢板的腐蚀速率从9.4575g·m-2h-1+0下降到4.3623g·m-2h-1+0，缓蚀率从0.05%下降到0.05%。
98.31%提高到99.23%，缓蚀性能增强，质量分数为
当0.9%~1.0%时，曲线趋于平缓。因此，缓蚀剂的质量分数
选择0.9% ~ 1.0%。
王，于洪江，李。盐酸酸化用曼尼希缓蚀剂的研究与开发[J ].Xi尤氏大学学报:自然科学版，
3.2温度的影响
实验条件:不同温度下缓蚀剂的质量分数为1.0%。
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在恒温水浴中反应4小时。
实验结果表明，钢板在80℃时的腐蚀速率为1.9368g·m-2h-1；钢板在90℃时的腐蚀速率为2.3864g·m-2h-1。随着温度的升高，钢板的腐蚀速率增加，90℃后增加明显。这是因为缓蚀剂分子在金属表面的吸附是一个放热过程，温度的升高不利于吸附，随着温度的升高腐蚀反应速率加快[9]。100℃以下缓蚀效果很好，耐温性好，达到评价标准一级指标。
[9][8]
唐浩，李建波，刘力，等.酸化缓蚀剂的制备及性能研究[J ].北京:中国石油化工大学，2002 .精细石油化工进展，2008，3(9):4-6。
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4结论
合成该曼尼希碱缓蚀剂的最佳反应条件为:苯乙酮、甲醛和乙二胺的摩尔比为2∶2∶1，体系pH值为2 ~ 3，反应温度为80℃，反应时间为8h。
2)曼尼希碱缓蚀剂是一种高效的酸化缓蚀剂，缓蚀速度较慢。
腐蚀效果能够满足碳酸盐岩酸化施工的要求。
收货日期:2010-06-03；修改日期:2011-01-14。
作者简介:吴佳，男，出生于1985，2009年毕业于西南石油大学。
我是一名化工专业的研究生，研究方向是三次采油技术。电子邮件:
wj 13807612 @ 126 . com .
(编辑孙伟)